SU1648687A1 - Apparatus for dimensional machining in vacuum - Google Patents

Description

1one

(21)4603984/27 (22)21.09.88 (46)15.05.91. Бюл. № 18(21) 4603984/27 (22) 9/21/88 (46) 05/15/91. Bul Number 18

(71)Институт  дерной физики СО АН СССР(71) Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences

(72)И.В.Горнаков, И.Н.Мешков, А.Н.Шара- па и А. в. Шем кин (53)621.791.72(088,8)(72) I.V. Gornakov, I.N. Meshkov, A.N. Sharap and A. v. Shem kin (53) 621.791.72 (088.8)

(56)За вка ФРГ № OS-3636316, кл. Н 01J 37/30, 1987.(56) Application of the Federal Republic of Germany No. OS-3636316, cl. H 01J 37/30, 1987.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ В ВАКУУМЕ(54) DEVICE FOR SIZE TREATMENT IN VACUUM

(57)Изобретение относитс  к электроннолучевой обработке и может быть использовано в электронной промышленности, точном приборостроении и машиностроении . При открытом затворе 4 электронный пучок 13 фокусируетс  магнитной линзой 6 и проходит в блок параллельного переноса, содержащий магнитные отклон ющие системы 7 и 8. Система 7 размещена в фокусе системы 8, установленной неподвижно, благодар  чему на выходе из системы 8 электроны пучка 13 движутс  параллельно электронно-оптической оси электронного излучател  при любом регулируемом системой 7 отклонении пучка в пределах площади обработки. Отсутствие движущихс  отклон ющих систем упрощает конструкцию устройства и обеспечивает возможность высокопроизводительной обработки изделий . 1 ил.(57) The invention relates to electron beam processing and can be used in the electronics industry, precision instrument making and mechanical engineering. When the shutter 4 is open, the electron beam 13 is focused by a magnetic lens 6 and passes into a parallel transfer unit containing magnetic deflecting systems 7 and 8. The system 7 is placed at the focus of the system 8 fixedly mounted, so that the electrons of the beam 13 exit the system 8 in parallel electron-optical axis of the electron emitter at any beam deflection controlled by system 7 within the processing area. The absence of moving diverting systems simplifies the design of the device and enables high-performance machining. 1 il.

vv

ЁYo

0 000 00

Оч 00Och 00

1212

10ten

Изобретение относитс  к электроннолучевой обработке и может быть использовано в электронной промышленности, в точном приборостроении и машиностроении .This invention relates to electron beam processing and can be used in the electronics industry, in precision instrument making and mechanical engineering.

Цель изобретени  - .упрощение конструкции установки дл  электронно-лучевой обработки и повышение производительности при обработке. The purpose of the invention is to simplify the design of the installation for electron-beam processing and to increase the productivity during processing.

Нэ чертеже показана схема установки.Ne drawing shows the installation diagram.

Установка содержит электронный излучатель 1, катодно-анодна  система которого размещена в автономной вакуумной камере 2, снабженной самосто тельной системой откачки 3. Камера 2 отделена вакуумным затвором 4 от рабочей вакуумной камеры 5 и благодар  этому в автономной камере 2 во врем  обработки изделий поддерживаетс  необходимое разрежение. Под затвором 4 размещены фокусирующа  линза 6 и две магнитные отклон ющие системы 7 и 8. В камере 5 размещены рабочий стол 9 (выполненный в виде поворотного диска, приспособленного дл  жесткой фиксации на нем обрабатываемых изделий), под которым находитс  приемник электронов 10 (выполненный в виде цилиндра Фараде ), электрически св занный с блоком управлени  11 (на основе ЭВМ). Камера5соединена с системой откачки 12. Рабочий стол 9 выполнен из нержавеющей (немагнитной) стали , и в нем р дом с каждым местом закреплени  обрабатываемого издели  выполнены сквозные отверсти  диаметром 1 мм, выполн ющие роль реперов. Отклон ющие системы 7 и 8 обеспечивают параллельный перекос пучка 13, причем система 8 установлена неподвижно, а система 7 размещена в фокусе системы 8.The installation contains an electronic emitter 1, the cathode-anodic system of which is placed in an autonomous vacuum chamber 2 equipped with an independent pumping system 3. The chamber 2 is separated by a vacuum shutter 4 from the working vacuum chamber 5 and, therefore, the required vacuum is maintained in the autonomous chamber 2 . Under the shutter 4, a focusing lens 6 and two magnetic deflecting systems 7 and 8 are placed. In chamber 5 there is a worktable 9 (made in the form of a rotary disk adapted for rigid fixation of the workpiece on it), under which the electron receiver 10 (made in as a Farade cylinder) electrically connected to the control unit 11 (based on a computer). The chamber 5 is connected to the pumping system 12. The worktable 9 is made of stainless (non-magnetic) steel, and 1 mm diameter through-holes, which act as benchmarks, are made next to each fixing point of the workpiece. The deflection systems 7 and 8 provide a parallel tilt of the beam 13, the system 8 being fixed at all, and the system 7 placed in the focus of the system 8.

Перед обработкой на столе 9 размещают издели , подлежащие обработке. Затем камеру 5 герметизируют и при закрытом затворе 4 камеру 5 откачивают до давлени  5 1ЈГ6 торр, а камеру 2 - до давлени  5 -1 (Г7 торр.Before processing on the table 9 place the products to be processed. Then, chamber 5 is sealed and, with the shutter 4 closed, chamber 5 is pumped out to a pressure of 5-1ЈG6 torr, and chamber 2 to a pressure of 5-1 (G7 torr.

При открытом затворе 4 генерируемый электронный пучок 13 фокусируетс  фокусирующей магнитной линзой 6 и проходит в блок параллельного переноса, содержащий магнитные отклон ющие системы 7 и 8. Поскольку система 7 размещена в фокусе сис- темы 8, то на выходе из системы 8 электроны пучка 13 движутс  параллельно электронно-оптической оси излучател  1 при любом регулируемом системой 7 отклонении пучка 13 в пределах площади обработки . В описываемой установке энерги When the shutter 4 is opened, the generated electron beam 13 is focused by a focusing magnetic lens 6 and passes into a parallel transfer unit containing magnetic deflecting systems 7 and 8. Since system 7 is located in the focus of system 8, electrons of beam 13 move out of system 8 parallel to the electron-optical axis of the radiator 1 at any deviation of the beam 13 regulated by system 7 within the processing area. In the installation described, the energy

пучка достигает 100 кэВ при токе 5-10 мА и плотности мощности в п тне нагрева более 3 -106 Вт/см2, при которой обеспечиваетс  формирование отверстий в материале, Необходима  при обработке точность обеспечиваетс  путем использовани  реперных отверстий в рабочем столе 9 (не показаны). Использу  отклон ющую систему 7, колеблют пучок и перемещают п тно нагрева поthe beam reaches 100 keV at a current of 5-10 mA and a power density in the heating spot of more than 3 -106 W / cm2, which ensures the formation of holes in the material. Accuracy is required during processing by using reference holes in the desktop 9 (not shown) . Using a deflecting system 7, oscillate the beam and move the heating spot along

поверхности стола 9 вблизи реперных отверстий (импульсы тока при этом имеют длительность пор дка 15 мк сёк) без оплавлени  краев этих отверстий. Проход  над реперным отверстием, пучок,улавливаетс The surfaces of the table 9 are near the reference holes (the current pulses are of the order of 15 microns in this case) without melting the edges of these holes. The passage over the reference hole, the beam is captured

приемником 10, а его ток регистрируетс  блоком управлени  11. Программа этого блока по зависимости величины этого тока от положени  пучка определ ет место положени  издели  с точностью до 50 мкм. Послеthe receiver 10, and its current is recorded by the control unit 11. The program of this block, based on the dependence of the magnitude of this current on the position of the beam, determines the position of the product with an accuracy of 50 microns. After

этого в сответствии с надлежащей программой блок управлени  11 обеспечивает обработку изделий, последовательно переносимых столом 9 под пучок 13.This, in accordance with the appropriate program, the control unit 11 provides processing of products sequentially transferred by the table 9 under the beam 13.

С помощью описанного устройства произвели обработку пластин из керамики 22ХС толщиной 1 мм. Размер рисунка был равен 30 мм х 30 мм. В заданной последовательности выполн ли отверсти  диаметром 0,12мм, располага  их перпендикул оноповерхности пластин с точностью до рад. На указанной площади разместили до 1000 отверстий без искажени  их формы на периферийных част х пластин.Using the device described, 22XC ceramic plates 1 mm thick were processed. The size of the figure was equal to 30 mm x 30 mm. In a predetermined sequence, holes with a diameter of 0.12 mm were made; their perpendiculars on the surface of the plates were arranged to the accuracy of rad. Up to 1000 holes were placed on this area without distorting their shape on the peripheral parts of the plates.

Технико-экономическа  эффективностьTechnical and economic efficiency

изобретени  определ етс  масштабами его применени  и стоимостью обрабатываемых изделий.the invention is determined by the scale of its use and the cost of the products being processed.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  размерной обработки в вакууме, содержащее электронный излучатель с последовательно размещенными вдоль его электронно-оптической оси фокусирующей магнитной линзой и двум  магнитными отклон ющими системами, а также блок управлени , рабочий стол и размещенный с обратной стороны рабочего стола приемник электронов, электрически св занный с блоком управлени , о т л и ч аю щ е е с   тем, что, с целью упрощени  конструкции и повышени  производительности обработки, магнитна  отклон юща  система, размещенна  на большем рассто нии от фокусирующей линзы, выполнена вA device for dimensional processing in vacuum, containing an electron emitter with successively positioned along its electron-optical axis a focusing magnetic lens and two magnetic deflecting systems, as well as a control unit, a work table and an electron receiver on the reverse side of the work table control unit, so that, in order to simplify the design and increase processing performance, the magnetic deflection system, located at a greater distance ns from the focusing lens, is formed in виде неподвижной магнитной линзы, а друга  магнитна  отклон юща  система размещена в ее фокусе.a fixed magnetic lens, and another magnetic deflection system is placed in its focus.